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1[건설기계설비기사 필기] 21년 2회차

어떤 열기관이 550K의 고열원으로부터 20kJ의 열량을 공급받아 250K의 저열원에 14kJ의 열량을 방출할 때 이 사이클의 Clausius 적분값과 가역, 비가역 여부의 설명으로 옳은 것은?

Clausius 적분값은 –0.0196kJ/K 이고 가역사이클이다.

Clausius 적분값은 –0.0196kJ/K 이고 비가역사이클이다.

Clausius 적분값은 0.0196kJ/K 이고 가역사이클이다.

Clausius 적분값은 0.0196kJ/K 이고 비가역사이클이다.

해설

Clausius 적분은  $\oint \frac{dQ}{T} = \frac{Q_h}{T_h} - \frac{Q_c}{T_c}$ 로 계산되며, 고열원에서 받은 열은 양수, 저열원에 방출한 열은 음수로 부호를 정한다. 주어진 값을 대입하면  $\oint \frac{dQ}{T} = \frac{20}{550} - \frac{14}{250} = 0.03636 - 0.056 = -0.01964 \approx -0.0196 \text{ kJ/K}$ 이다.
Clausius 적분이 음수이면 비가역사이클, 0이면 가역사이클, 양수이면 불가능한 사이클을 나타낸다. 계산 결과 음수(-0.0196kJ/K)이므로 이 사이클은 비가역사이클이다.

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